JPS6032369Y2 - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車等の内燃機関において主に窒素酸化物（
ＮＯｘ）の生成を抑止するために使用される排気ガス再
循環装置に関する。

この種の排気ガス再循環装置の１つとしていわゆる機関
の背圧制御式排気ガス再循環装置は既に公知である。

このものは排気ガス再循環通路を開閉する排気ガス制御
弁と、機関の背圧に応動して排気ガス制御弁への信号圧
力の値を制御する調圧弁とを有する構成で、機関の吸入
空気量に対する再循環排気ガス量の割合（以下ＥＧＲ率
という）を一定に制御している。

しかして従来公知の背圧制御式排気ガス再循環装置では
このようにＥＧＲ率を一定にしているので、例えば機関
加速時等のＮＯｘが多い時にこれを低減すべき最適な値
にＥＧＲ率を決定すると低負荷時にＥＧＲ率が高すぎ、
逆に低負荷時に合わせてＥＧＲ率を選ぶと、加速時等に
ＥＧＲ率が少なすぎるといる問題があった。

そこで本考案は、機関の負荷に応じてＥＧＲ率を簡単な
構成で変化させることができる排気ガス再循環装置を提
供することを目的としたものである。

このため本考案では、背圧制御式排気ガス再循環装置に
於いて調圧弁への排気圧力伝達通路に適当な容積を持っ
た室を設けると、排気ガス圧の脈動がこの室によって減
衰され、この結果、ＥＧＲ率が低下するという、本考案
者が実験により確かめた、事実に着目した。

しかして本考案は機関の負荷に応じて容積が変化する容
積装置を、再循環通路と調圧弁との間、換言すれば排気
ガス制御弁の通路部から調圧弁の圧力室までの間の部位
に配設し、機関負荷に応じたＥＧＲ率の制御を可能にす
るものである。

以下図に示す本考案の一実施例を説明する。

第１図において、１０は排気ガス再循環を制御するため
の排気ガス制御弁（以下ＥＧＲ弁という）で、機関２０
の排気マニホールド２１から分流した排気ガスを吸気マ
ニホールド２２に導くための再循環通路２３の途中に設
置されている。

このＥＧＲ弁１０では、ハウジング１１の内部に前配回
循環通路２３の一部をなす通路部１２が形成され、この
通路部１２にこれを開閉するおよび面積制御する弁体１
３が設置されている。

弁体１３にはこれを駆動するダイヤフラム１４が結合さ
れていて、このダイヤフラム１４がケース１５とでダイ
ヤプラム室１６を形成している。

ダイヤプラム室１６にはスプリング１７が設置されてい
てダイヤフラム１４に作用し、そのスプリング力で弁体
１３を閉弁方向に負荷している。

ダイヤプラム室１６にはここへ信号圧力を導くための圧
力導入管１８が連通している。

上記ＥＧＲ弁１０のダイヤフラム室１６には信号圧力（
普通は負圧）が導入されてダイヤフラム１４に作用し、
ダイヤフラム１４はこの圧力とスプリング１７の力との
つり合いで変位し、弁体１３を図で上下方向へ駆動する
。

これによりＥＧＲ弁１弁内０気ガス再循環およびその停
止、並びに再循環量を制御する。

３０は上記ＥＧＲ弁１０のダイヤフラム室１６への信号
圧力の大きさを制御する調圧弁である。

この調圧弁３０では、ケース３１内にダイヤフラム３２
が配設されていてその一方側に大気室３３が、また他方
側に圧力室３４が形成されている。

大気室３３は大気導入孔３５によって大気に開放され、
圧力室３４は圧力伝達通路３６によって、ＥＧＲ弁１弁
内０ウジング１１内の通路部１２において弁体１３より
も上流側（機関１０の排気マニホールド２１に近い側）
と連通している。

従って圧力室３４には排気ガスの圧力が伝達通路３６を
介して導入され、ダイヤフラム３２にその圧力が作用す
る。

ダイヤフラム３２には大気室３３に設けたスプリング３
７が作用し、これによりダイヤフラム３２は圧力室３４
側へ負荷されている。

ダイヤフラム３２の大気室側の中央部には弁体３８が固
定されている。

前記大気室３３には、Ｔ字状の圧力管３９の１つの分岐
管３９ａが開口し、開口端が弁体３８により開閉される
よう弁体３８と対面している。

圧力管３９の他の１つの分岐管３９ｂはＥＧＲ弁１弁内
０イヤフラム室１６と連通する圧力導入管１８に接続さ
れている。

また圧力管３９の残りの分岐管３９ｃは、機関２０の吸
気マニホールド２２においてスロットルバルブ２４の近
傍（スロットルバルブ閉弁時の直上流）に、圧力取出管
２５を介して連通している。

この残りの分岐管３９ｃには絞り３９ｄが設置されてい
る。

上記調圧弁３０では、圧力室３４に排気ガス圧力が導か
れてダイヤフラム３２に作用するので、ダイヤフラム３
２はこの圧力とスプリング３７の力とのつり合いで変位
する。

このダイヤフラム３２の変位で弁体３８が圧力管３９の
分岐管３９ａを開閉し、分岐管３９ａへの大気の導入お
よびその量を制御する。

これにより、排気ガス圧力に応じて、圧力取出管２５か
らの負圧の大きさを制御し、この制御された負圧をＥＧ
Ｒ弁１弁内０入する。

以上の構成は従来公知の排気ガス再循装置と実質的に同
一で、これによれば機関２０への吸入空気量に対する排
気ガス再循量の比、すなわちＥＧＲ率、が一定になるこ
とが知られている。

次に、４０は本考案の要部をなす容積調整装置で、ＥＧ
Ｒ弁１弁内０調圧弁３０への排気ガス圧力を伝達するた
めの伝達通路３６に配置されている。

この容積調整装置４０では、ケース４１内にダイヤフラ
ム４２が設けられ、その一方側に圧力室４３が、他方側
に共鳴室４４がそれぞれ形成されている。

圧力室４３は圧力導入管４５によって、機関２０のスロ
ットルバルブ２４の下流の吸気マニホールド２２に通じ
ている。

従って圧力室４３には吸気マニホールド負圧が導入され
、ダイヤフラム４２に作用する。

共鳴室４４には排気ガス入口４６が設けられ、この人口
４６が圧力伝達通路３６に連通している。

ダイヤフラム４２には共鳴室４４側に弁体４７が固定さ
れ、この弁体４７が排気ガス人口４６を開閉するよう構
成されている。

ダイヤフラム４２には圧力室４３側からスプリング４８
が作用し、これによりダイヤフラム４２は、弁体４７が
排気ガス人口４６を閉じる方向に、負荷されている。

上記容積調整装置４０では、上述の通り圧力室４３に機
関２０の吸気マニホールド負圧が導入されるので、この
圧力とスプリング４８の力とのつり合いでダイヤフラム
４２が変位され、弁体４７が排気ガス入口４６を開閉す
る。

今、機関２０の低負荷時には吸気マニホールド負圧が大
きいので、ダイヤフラム４２はスプリング４８に抗して
図で上方へ変位し、弁体４７が入口４６を開く。

すると圧力伝達通路３６には所定容積の共鳴室４４が連
通される。

しかし機関２０の高負荷時には吸気マニホールド負圧は
小さくなるので、スプリング４８によって弁体４７は入
口４６を閉ざす。

従って圧力伝達通路３６と共鳴室４４との連通は遮断さ
れ、通路３６に連通ずる容積は実質的に零になる。

こうして容積調整装置４０は機関２０の負荷に応じて、
圧力伝達通路３６に通じる容積を変化させる。

上記構成において、機関１０の加速時等の高負荷時には
既に述べた通り容積調整装置４０の弁体４７は排気ガス
入口４６を閉じている。

この時の作動は、上記容積調整装置４０がない場合（つ
まり従来周知の背圧制御式排気ガス再循環装置）と実質
的に同じであり、ＥＧＲ弁１弁上０び調圧弁３０の作動
により所定のＥＧＲ率で排気ガスの再循環が行なわれる
。

ところが機関１０のアイドル及び減速時はもちろんのこ
と定常走行時等の低負荷時には、容積調整装置４０の弁
体４７は開弁し、このためＥＧＲ弁１弁上０路部１２か
ら調圧弁３０の圧力室３４への圧力伝通路３６に、所定
容積の共鳴室４４が連通ずる。

この結果、調圧弁３０への排気ガス圧力は機関１０の回
転に応じて脈動するが、この排気脈動圧が共鳴室４４に
よって減衰され、その振幅が小さくなり、これに応じて
調圧弁３０での大気の負圧へのブリード量が相対的に増
加する。

このためＥＧＲ弁１弁上０イヤフラム室１６への信号負
圧が小さくなり、ＥＧＲ率が減少する。

従って今、高負荷時に必要なＥＧＲ率が得られるように
各設計諸元を決定しておけば、低負荷時には相対的にＥ
ＧＲ率が減少するので、低負荷時に排気ガス再循環量が
多すぎるようなことはなくなり、この時にも適正なＥＧ
Ｒ率が得られる。

上記共鳴室４４の有無（開閉）によるＥＧＲ率の変化を
確認した実験の結果を第２図に示す。

この実験では共鳴室がない場合と、容積６１ｃｃの共鳴
室を有する場合とを同一条件のもとで比較した。

同図中ａの結果は共鳴室がない場合で、ｂの結果は共鳴
室がある場合である。

実験に使用した内燃機関は排気量１６００ｃｃのもので
、測定時の運転条件は、回転数３００Ｏｒｐｍ吸気マニ
ホールド負圧３２０順Ｈｇである。

ａ、ｂいずれの測定結果でも、実験は第１図のＥＧＲ弁
１弁上０路部１２での排気ガス圧力Ｐ□、破線は調圧弁
３０の圧力室３４での排気ガス圧力Ｐ２、一点鎖線はＥ
ＧＲ弁１弁上０イヤフラム室１６での信号圧力Ｐ３を示
している。

この実験結果によれば、同一条件のもとでも、共鳴室が
ある場合とない場合とでは調圧弁３０の圧力室３４での
圧力Ｐ２の変動幅が変化し、共鳴室を設けることにより
その振幅が絶対値で１７２〜１／３に減衰されているこ
とがわかる。

そしてこれに応じてＥＧＲ弁１弁上０イヤフラム室１６
内の信号圧力も変化し、共鳴室がある場合には、ない場
合に比して、平均値で５ｗｌｔＨｇ負圧が低下すること
がわかる。

勿論この信号負圧の低下によりＥＧＲ弁の弁体１３のリ
フト量は減少するので、通路部１２の通路面積は減少し
、再循環される排気ガス量は減少する。

つまり、低負荷時に共鳴室４４を圧力伝達通路３６に連
通させればＥＧＲ率が減少することが、上記実験結果か
ら明らかである。

なおＥＧＲ率の変化量は共鳴室４４の容積自体によって
変るので、本考案では機関の負荷に応じて容積を連続的
に変化させるようにしても良い。

また、容積調整装置４０を負荷に関連して作動させるた
めには、吸気マニホールド負圧によらなくても、その他
の例えばスロットルバルブ２４の開度によって作動させ
ても良い。

以上説明した通りで本考案によれば、単に容積調整装置
の容積を機関の負荷に応じて変化させるだけの簡単な構
成で、機関へのＥＧＲ率を負荷に応じて変化させること
ができる。

従って、機関の運転条件に合致した最適なＥＧＲ率で排
気ガス再循環を行うことができ、機関の良好な運転性能
と良好なＮＯｘの低減とを共に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる排気ガス再循環装置の実施例を示
す模式的な構成図、第２図は本考案装置による作動を確
認するための実験結果を示す図である。 １０・・・・・・排気ガス制御弁、１４・・・・・・そ
のダイヤフラム、１６・・・・・・ダイヤフラム室、２
０・・・・・・機関、２３・・・・・・再循環通路、３
０・・・・・・調圧弁、３６・・・・・・圧力伝達通路
、４０・・・・・・容積調整装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ダイヤプラムによって区切られたダイヤプラム室を有し
   、この室に導かれる信号圧力に応じて排気ガス再循環通
   路の通路面積を制御する排気ガス制御弁と、前記再循環
   通路内のうち前記排気ガス制御弁体上流側の排気ガスの
   圧力に応じて前記信号圧力の大きさを制御する調整弁と
   を備えた排気ガス再循環装置において、前記調圧弁へ前
   記再循環通路の排気ガス圧力を導く通路の間で排気ガス
   の圧力を直接受ける部位に機関の負圧に応じて容積が変
   化する容積調整装置を有し、この容積調整装置の容積変
   化によって排気ガスの圧力脈動の減衰を制御し、排気ガ
   ス再循環量を機関の負圧によっても制御することを特徴
   とする排気ガス再循環装置。